Celui qui n'écoute pas le métal n'a pas été doté de la sagesse !
— Proverbe populaire
Salut, %username%.
de nouveau en ligne. Aujourd'hui, je serai très bref, car je dois me lever et partir dans six heures.
Aujourd'hui, je veux parler du métal. Mais pas de celui qui fait de la musique — nous pourrons en discuter autour d'une bière une autre fois, et non sur Habr. Et je ne vais même pas parler de métal, mais de métaux ! Je vais vous parler de ces métaux qui m'ont surpris par leurs propriétés tout au long de ma vie.
Comme tous les participants au top ont des superpouvoirs, il n'y aura pas de classements ou de gagnants. Il y aura un top dix métallique ! Donc, le numéro d'ordre ne signifie rien.
C'est parti.
1. Mercure
Le mercure est le métal le plus liquide : sa température de fusion est de -39 °C. En ce qui concerne sa toxicité — qui est d'ailleurs très élevée — , donc je ne vais pas me répéter.
Depuis l'Antiquité, le mercure a été presque adoré — et pour cause, « argent liquide » ! Les alchimistes pensaient que c'était en le mercure que se cachait la fameuse pierre philosophale, par exemple Jabir ibn Hayyan considérait que puisque le mercure est un métal liquide, il est « absolu » : il est exempt de toute impureté présente dans les métaux solides. Le soufre — un autre objet d'admiration de Hayyan — est un élément du feu, capable de produire des flammes pures et « absolues », et donc tous les autres métaux (et même à l'époque, au VIIIe siècle, ils n'étaient pas très nombreux : sept au maximum) étaient formés à partir du mercure et du soufre.
Que ce soit au VIIIe siècle ou aujourd'hui — si l'on mélange le mercure et le soufre, on obtient du sulfure de mercure noir (et c'est d'ailleurs l'un des moyens de décontaminer du mercure renversé) — mais certainement pas un métal. Hayyan a expliqué cet échec en disant que tous ces idiots avaient besoin d'un « mûrisseur » qui mènerait à la production de métal à partir de cette bouillie noire. Et bien sûr, tout le monde s'est mis à chercher ce « mûrisseur » pour créer de l'or. L'histoire de la recherche de la pierre philosophale a été officiellement déclarée ouverte.
%username%, tu rigoles peut-être sur les alchimistes — mais ils ont finalement réussi ! En 1947, des physiciens américains ont obtenu, par désintégration bêta de l'isotope Hg-197, le seul isotope stable de l'or, l'Au-197. À partir de 100 mg de mercure, ils ont extrait 35 µg d'or — et ils brillent maintenant au musée de la science et de l'industrie de Chicago. Donc, les alchimistes avaient raison — c'est possible ! Juste, bon sang, c'est cher…
Au fait, le seul alchimiste qui ne croyait pas en la possibilité d'obtenir de l'or à partir d'autres métaux était Abu Ali al-Hussein ibn Abdullah ibn al-Hasan ibn Ali ibn Sina — et pour les infidèles sombres — simplement Avicenne.
D'ailleurs, le mercure est concurrencé par un autre métal — le gallium. Sa température de fusion est de 29 °C, à l'école, on me montrait un tour spectaculaire : on pose un morceau d'un certain métal sur la main...
.. et voilà ce que cela donne
En fait, on peut maintenant acheter du gallium sur AliExpress pour faire ce tour. Je ne sais pas s'il passera la douane.
2. Titane
Le titane brut, ce n'est pas comme des morve de mercure ! C'est le métal le plus dur ! Dans mon enfance et ma jeunesse, on écrivait avec du titane sur tous ces verres dans les transports en commun. Parce qu'il rayait — et colorait avec une fine poussière métallique.
Tout le monde sait que le titane est utilisé dans l'aviation grâce à sa dureté et sa légèreté. Je vais parler de certaines applications intéressantes.
Lorsqu'il est chauffé, le titane commence à absorber différents gaz — oxygène, chlore et même azote. Cela est utilisé dans les installations de purification des gaz inertes (comme l'argon, par exemple) — on le fait passer à travers des tubes remplis de mousse de titane et chauffés à 500-600 °C. Au fait, à cette température, la mousse de titane interagit avec l'eau — l'oxygène est absorbé, l'hydrogène est libéré, mais généralement l'hydrogène dans les gaz inertes ne dérange personne, contrairement à l'eau.
Le dioxyde de titane TiO2 est utilisé dans les peintures (par exemple, les blancs de titane), ainsi que dans la fabrication de papier et de plastique. Additif alimentaire E171. Au fait, lors de la production de dioxyde de titane, on contrôle obligatoirement sa composition élémentaire — mais pas du tout pour réduire les impuretés, mais pour ajouter de la « blancheur » : il faut que les éléments colorants — fer, chrome, cuivre, etc. — soient aussi peu nombreux que possible.
Le carbure de titane, le diborure de titane, le carbonitrure de titane — concurrents du carbure de tungstène en termes de dureté. Leur inconvénient — ils sont plus légers.
Le nitrure de titane est utilisé pour le revêtement des outils, les dômes des églises et dans la production de bijoux, car il a une couleur ressemblant à celle de l'or. Tous ces « alliages médicaux » ressemblant à de l'or — c'est un revêtement en nitrure de titane.
Au fait, des chercheurs persévérants viennent de créer un alliage qui est plus dur que le titane ! Mais pour y parvenir, ils ont dû mélanger du palladium, du silicium, du phosphore, du germanium et de l'argent. Le résultat est coûteux, et c'est encore une victoire pour le titane.
3. Tungstène
Le tungstène est également l'antithèse du mercure : c'est le métal ayant le point de fusion le plus élevé avec une température de 3422 °C. Il est connu depuis le XVIe siècle, mais pas le métal lui-même, c'est le minéral wolframite qui contient du tungstène. D'ailleurs, le nom Wolf Rahm, dans la langue des Allemands sévères, signifie « crèmes de loup » : les Allemands qui fondaient de l'étain détestaient les impuretés de la wolframite, car cela compliquait la fusion, transformant l'étain en mousse de scories (« dévorait l'étain comme un loup dévore un agneau »). Le métal a été isolé plus tard, environ 200 ans après.
Ce que l'on voit sur la photo n'est en fait pas du tungstène, mais du carbure de tungstène. Donc si tu as une telle bague au doigt, %username%, ne te considère pas trop. Le carbure de tungstène est un composé lourd et extrêmement dur, utilisé dans toutes sortes de pièces d'impact, d'ailleurs « vainqueur » signifie que c'est 90 % de carbure de tungstène. De plus, le carbure de tungstène est souvent ajouté comme pointe à des munitions perforantes et des balles. Mais pas seulement, je parlerai plus tard d'un autre métal.
Au fait, même si le tungstène est lourd, malgré une densité plus élevée par rapport au plomb traditionnel et moins cher, la protection en tungstène s'avère moins lourde tout en ayant des propriétés de protection équivalentes, ou plus efficace pour un poids égal. En raison de la dureté et du point de fusion du tungstène, qui compliquent son traitement, des alliages plus ductiles de tungstène avec d'autres métaux ou des suspensions de tungstène en poudre (ou de ses composés) dans une base polymère sont utilisés dans ces cas. C'est plus léger, plus efficace — mais aussi plus coûteux. Donc, en cas de Fallout, %username%, prends-toi une armure en tungstène !
Au fait, sur ma « bague éternelle », j'ai réussi à mettre une tache avec une sorte de produit chimique — et je ne sais même pas de quoi il s'agit. Donc, elle est « éternelle » seulement pour les gens ordinaires )))
4. Uranium
Le seul métal naturel utilisé comme combustible. Eh bien — combustible nucléaire.
Quand j'étais encore élève, mais que j'avais déjà des contacts à l'université (je ne dirai pas pourquoi !), j'étais toujours amusé par la réaction des étudiants étrangers lorsqu'on leur montrait des cristaux d'acétate d'uranyle au microscope. C'est une réaction de qualité. Quand on disait aux étrangers le mot « uranyle », ils étaient littéralement propulsés hors du sol. Tout le monde riait.
Je trouve cela à la fois drôle et triste que désormais, une grande partie de nos concitoyens considère également que l'uranium est effrayant, dangereux et terrible. La chute de l'éducation est manifeste.
En fait, dès l'Antiquité, l'oxyde naturel d'uranium était utilisé pour fabriquer de la vaisselle jaune. Près de Naples, un éclat de verre jaune a été trouvé, contenant 1 % d'oxyde d'uranium et datant de l'an 79 après J.-C. Il ne brille pas dans l'obscurité et n'émet pas de radiations. J'ai été à Zholtye Vody en Ukraine, où l'on extrait le concentré d'uranium. Personne là-bas ne brille ni n'émet de radiations. La solution est simple : l'uranium naturel est faiblement radioactif — pas plus que les granites et les basaltes, ainsi que les terrils et le métro. Cet uranium, que l'on appelle URANIUM, est l'isotope U-235, qui ne représente que 0,7204 % de la nature. Il est si rare que pour les nucléaires, il faut extraire et concentrer cet isotope (« enrichir ») — sinon, le réacteur ne fonctionnera pas simplement.
À propos, autrefois, il y avait plus de U-235 dans la nature — il s'est simplement décomposé au fil du temps. Et comme il y en avait plus, il était possible de construire un réacteur nucléaire sur le terrain. Au sens propre. Cela s'est produit au Gabon dans le gisement d'Oklau il y a environ 2 milliards d'années : l'eau coulait à travers le minerai, l'eau étant un ralentisseur naturel des neutrons, qui sont émis lors de la désintégration de l'uranium-235 — et ainsi l'énergie des neutrons était exactement ce qu'il fallait pour être capturée par le noyau de l'uranium-235 — et a commencé la réaction en chaîne. Et l'uranium s'est consumé pendant plusieurs centaines d'années, jusqu'à ce qu'il soit épuisé…
Nous l'avons découvert considérablement plus tard, en 1972, lorsque, dans une usine d'enrichissement d'uranium à Pierrelatte (France), une analyse de l'uranium d'Oklon a révélé une anomalie dans la composition isotopique de l'uranium. La teneur en isotope U-235 était de 0,717 % au lieu du normal 0,720 %. L'uranium, ce n'est pas de la charcuterie, un déficit de poids est sévèrement puni : tous les sites nucléaires sont soumis à un contrôle strict afin d'éviter l'utilisation illégale de matériaux fissiles à des fins militaires. Ainsi, les scientifiques ont commencé à investiguer, ont trouvé quelques éléments supplémentaires, comme le néodyme et le ruthénium, et ont compris : U-235 avait été volé avant nous, simplement brûlé, comme dans un réacteur. C'est-à-dire que la nature avait inventé le réacteur nucléaire bien avant nous. Mais, comme tout.
L'uranium appauvri (c'est quand le 235 a été retiré et donné aux atomistes, tandis qu'il reste de l'U-238) est lourd et dur, et ressemble par certains aspects au tungstène, c'est pourquoi il est utilisé là où il faut frapper. Il y a une histoire à ce sujet en ex-Yougoslavie : là-bas, des obus perforants contenant de l'uranium étaient utilisés. La population a rencontré des problèmes, mais ce n'était pas à cause de la radioactivité : la fine poussière d'uranium pénétrait dans les poumons, était assimilée — et produisait des effets : l'uranium est toxique pour les reins. Voilà comment c'est — et pas de quoi avoir peur du uranocétyl! En fait, la loi russe ne le stipule pas — d'où les problèmes éternels avec l'entrée de réactifs chimiques contenant de l'uranium — car pour un fonctionnaire, l'uranium n'existe qu'en un seul type.
Il existe aussi du verre d'uranium : une petite addition d'uranium confère une belle fluorescence jaune-verte.
Et c'est, bon sang, magnifique !
Au fait, il est très utile de proposer des pommes ou une petite salade à vos invités, puis d'allumer un peu d'ultraviolet et de montrer à quel point c'est beau. Quand tout le monde aura terminé de s'émerveiller — de manière désinvolte, lancer : « Eh bien oui, c'est du verre d'uranium... » Et croquer un morceau de pomme du vase...
5. Osmium
Puisque nous avons parlé des lourds uraniums-tungstènes, il est temps de nommer le métal le plus lourd en général — c'est l'osmium. Sa densité est de 22,62 g/cm3 !
Cependant, l'osmium, étant le plus lourd, n'empêche rien d'être également volatil : dans l'air, il s'oxyde progressivement en OsO4, qui est volatil — et d'ailleurs très toxique. Oui, c'est un élément du groupe des platines, mais il s'oxyde tout de même. Le nom « osmium » vient du grec ancien ὀσμή — « odeur » — c'est justement à cause de cela : les réactions chimiques de dissolution de l'alliage alcalin d'osmiridium (le résidu insoluble du platine dans l'eau régale) dans l'eau ou l'acide sont accompagnées de l'émission d'une odeur désagréable et persistante d'OsO4, irritant la gorge, semblable à celle du chlore ou du radis pourri. Cette odeur a été perçue par Smithson Tennant (dont je parlerai plus tard), qui travaillait avec l'osmiridium — et il a ainsi nommé le métal. Et je sais que l'osmium doit être sous forme de poudre et qu'il doit être chauffé pour que le processus se déroule intensivement — mais dans tous les cas, je n'ai pas l'intention de rester longtemps près de ce métal.
Au fait, il existe aussi cet isotope Os-187. Il est très rare dans la nature, et donc on l'extrait de l'osmium par centrifugation grâce à la séparation de masse — tout comme l'uranium. La séparation prend 9 mois — oui-oui, on peut déjà accoucher. C'est pourquoi l'Os-187 est l'un des métaux les plus chers, c'est sa concentration qui détermine le prix de marché de l'osmium naturel. Mais ce n'est pas le métal le plus cher, je parlerai du plus cher ci-dessous.
6. Iridium
Puisqu'on parle du groupe des platines, il convient également de mentionner l'iridium. L'osmium a retiré à l'iridium le titre de métal le plus lourd — mais ils se sont séparés pour quelques cents : la densité de l'iridium est de 22,53 g/cm3. L'osmium et l'iridium ont été découverts ensemble en 1803 par le chimiste anglais S. Tennant — tous deux étaient présents en tant qu'impuretés dans le platine naturel, importé d'Amérique du Sud. Tennant fut le premier parmi plusieurs scientifiques à réussir à obtenir en quantité suffisante le résidu insoluble après l'attaque de la platine par l'eau régale et à identifier en elle des métaux auparavant inconnus.
Mais contrairement à l'osmium, l'iridium est le métal le plus résistant : sous forme de lingot, il ne se dissout dans aucun acide ou mélanges d'acides ! Pas du tout ! Même le redoutable fluor ne parvient à l'attaquer qu'à 400-450 °C. Pour dissoudre l'iridium, il faut le fondre avec des bases — de préférence en présence d'oxygène.
La résistance mécanique et chimique de l'iridium est utilisée à la Chambre des poids et mesures — l'étalon du kilogramme est fabriqué à partir d'un alliage de platine-iridium.
Actuellement, l'iridium n'est pas un métal bancaire, mais il y a déjà des changements à ce sujet : en 2013, l'iridium a été utilisé pour la première fois dans le monde pour frapper des pièces officielles par la Banque nationale du Rwanda, qui a émis une pièce en métal pur de 999 millièmes. La pièce en iridium avait une valeur nominale de 10 francs rwandais. Et mince — j'aimerais avoir cette pièce !
Au fait, dans ma jeunesse, j'ai lu dans «Jeune technicien» une sorte de nouvelle fantastique où un jeune homme échangait du sable contre de l'iridium au taux de 1:1 avec des extraterrestres dans un sous-sol. Ils avaient besoin de silicium ! Je ne me rappelle ni le titre ni l'auteur de cette nouvelle. Merci. — V. Shibaev. Câble "d'où ça vient".
7. OrAllez donc — tout le monde l'a vu.
Il arrive souvent dans la vie qu'il y ait un champion réel et un champion formel. Si l'iridium est le champion réel de la résistance chimique, l'or est le champion formel : c'est le métal le plus électro-négatif, 2,54 selon l'échelle de Pauling. Mais cela n'empêche pas l'or de se dissoudre dans des mélanges d'acides, donc comme d'habitude — les lauriers reviennent à celui qui est le plus riche.
Et effectivement, actuellement, grâce au fait que la Chine et la Fédération de Russie abandonnent la politique d'accumulation de réserves en dollars américains pour passer à une politique d'accumulation d'or, l'or est le métal bancaire le plus cher : en termes de prix, il a longtemps devancé le platine — et en fait toute le groupe du platine. Donc, garde ton argent dans une caisse d'épargne en or, %username% !
Puisque la méthode alchimique pour extraire l'or a montré son coût élevé, ce métal est désormais obtenu dans des usines d'affinage. Les pièces de monnaie sont fabriquées dans des ateliers de monnaies. En tant que personne ayant visité ces deux endroits, je peux dire que les employés de ces entreprises, lorsqu'ils accèdent à la zone où se trouve des métaux précieux, se changent souvent - et sur leurs vêtements de travail, il n'y a pas une seule épingle ou agrafe - les contrôles d'accès ne sont pas du tout comparables à ceux des aéroports, c'est beaucoup plus strict. Ou alors, il y a le fameux « mode nu » - oui, tu as bien compris : l'entrée pour les garçons et l'entrée pour les filles - vous vous habillez déjà à l'intérieur. Si vous avez un implant en métal, c'est une montagne de certificats, une montagne de permis, chaque fois, on vérifie de manière individuelle que l'implant est bien à la place où il doit être.
Au fait, que penses-tu - comment sont organisés les contrôles d'accès dans l'atelier de billets ? Les papiers ne sonnent pas !
La réponse est ici, mais réfléchis un peu par toi-mêmeAprès le travail, personne n'est autorisé à sortir, y compris les dirigeants, tant que toute la production n'est pas comptée. Oui - tout est strict. En revanche, personne ne se plaint lorsque, en temps difficiles, les salaires étaient versés en produits.
8. Lithium
Contrairement aux osmiens-iridiens lourds, le lithium est le métal le plus léger, avec une densité de seulement 0,534 g/cm3. C'est un métal alcalin, mais le moins actif de tout le groupe : il ne explose pas dans l'eau, mais interagit calmement, il ne s'oxyde pas beaucoup dans l'air, et il n'est pas facile de l'enflammer : après 100 °C, il est si bien couvert d'oxyde qu'il ne s'oxyde plus. Par conséquent, le lithium est le seul métal alcalin qui ne se conserve pas dans le kérosène - pourquoi faire, s'il est suffisamment inerte ? Et c'est tant mieux - à cause de sa faible densité, le lithium flotterait dans le kérosène.
Le lithium naturel est composé de deux isotopes : Li-6 et Li-7. Comme l'atome lui-même est si petit, un neutron supplémentaire influence significativement le rayon de l'orbital et l'énergie d'excitation de l'électron, et donc le spectre atomique normal de ces deux isotopes est différent - par conséquent, il est possible de les identifier même sans spectromètres de masse - et c'est la seule exception dans la nature ! Les deux isotopes sont très importants dans l'énergie nucléaire, d'ailleurs le deutérure de Li-6 est utilisé comme propulseur thermonucléaire dans les armes thermonucléaires - et je ne dirai rien de plus à ce sujet !
Le lithium est également utilisé par les psychiatres comme stabilisateur de l'humeur pour le traitement et la prévention des manies. Quand j'étais étudiant, je travaillais au département, et une dame venait avec du plasma sanguin dans lequel il fallait déterminer le lithium. À un moment donné, j'ai décidé de me plonger dans la littérature (Internet n'existait pas encore) pour comprendre pourquoi on devait vraiment déterminer le lithium. Et j'ai découvert... Lors de sa prochaine visite, j'ai demandé par curiosité à la dame dont était ce sang. Quand elle a répondu que c'était le sien, j'ai fait de mon mieux pour ne plus la rencontrer en personne.
Eh bien, le lithium est le lithium, il peut même parfois être détecté dans l'eau. D'ailleurs, à Lviv, il y en a pas mal dans l'eau.
9. Francium
Le francium a tout un éventail de titres. Tout d'abord, le francium est le métal le plus rare. Tout son contenu est entièrement radiogène : il existe comme produit intermédiaire de la désintégration de l'uranium-235 et du thorium-232. La concentration totale de francium dans la croûte terrestre est estimée à 340 grammes. Donc, la tache sur l'image ci-dessus n'est pas une photo d'un trou noir de face, mais environ 200 000 atomes de francium dans une trappe magnético-optique. Tous les isotopes du francium sont radioactifs, l'isotope le plus stable, le Fr-223, ayant une demi-vie de 22,3 minutes. C'est pourquoi le francium est si rare.
Néanmoins, le francium a la plus basse électronégativité de tous les éléments connus à ce jour, se chiffrant à 0,7 sur l'échelle de Pauling. En conséquence, le francium est le métal alcalin le plus chimiquement actif et forme la base la plus forte : l'hydroxyde de francium FrOH. Et ne te demande pas, %username%, comment on a déterminé tout cela avec un élément dont il n'y a presque rien — et qui toutes les 22,3 minutes devient encore deux fois moins, tandis que le chercheur brille de plus en plus. C'est donc fascinant et captivant, mais le francium n'est pratiquement nulle part utilisé.
10. Californium
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Le Californie n'existe pas vraiment dans ce monde, et il est produit à deux endroits : à Dimitrovgrad en Russie et au Laboratoire national d'Oak Ridge aux États-Unis. Pour produire un gramme de californie, le plutonium ou le curium subit une irradiation neutronique prolongée dans un réacteur nucléaire — de 8 mois à 1,5 an. Toute la chaîne de désintégration se présente comme suit : Plutonium-Américium-Curium-Berkelium-Californie. Le Californie-252 est le résultat final de cette chaîne — cet élément ne peut pas être transformé en un isotope plus lourd, car son noyau semble dire « merci, j'ai assez mangé », réagissant faiblement aux neutrons.
Sur le chemin de la transformation du plutonium en californie, 99,7 % des noyaux se désintègrent. Seuls 0,3 % des noyaux sont retenus et terminent toute l'étape. De plus, le produit doit être isolé ! L'isolement de l'isotope se fait par extraction, chromatographie d'extraction ou suite à un échange d'ions. Pour lui donner un aspect métallique, une réaction de réduction est réalisée.
Pour obtenir un gramme de californie-252, il faut 10 kilogrammes de plutonium-239.
La quantité annuelle de californie-252 produite est de 40 à 80 microgrammes, et selon les estimations des spécialistes, la réserve mondiale de californie ne dépasse pas 8 grammes. Par conséquent, le californie, plus précisément le californie-252, est le métal industriel le plus cher au monde, son prix pour un gramme variant de 6,5 à 27 millions de dollars selon les années.
Une question logique se pose : qui en a vraiment besoin ? On ne peut pas en faire un collier, ni offrir une bague à sa bien-aimée. En fait, le Cf-252 a un coefficient de multiplication des neutrons élevé (supérieur à 3). Un gramme de Cf-252 émet environ 3⋅10^12 neutrons par seconde. Oui, il est théoriquement possible de fabriquer une bombe atomique, mais cela coûterait moins cher avec de l'uranium ou du plutonium, c'est pourquoi le californie est principalement utilisé comme source de neutrons dans diverses recherches, notamment dans des analyseurs de flux de neutrons activés par neutron sur une chaîne de production. Au fait, %username%, j'ai personnellement vu ce californie sous la forme d'une petite ampoule, que l'on a retirée d'un gros baril de protection radiologique et rapidement placée à l'endroit requis de l'analyseur.
Il est évident qu'à ce prix, le californie doit être un poison, même s'il n'est pas aussi redoutable que , mais les neutrons ne sont pas mal non plus. Mais ça devient cher, c'est sûr.
Eh bien, c'est tout — il me reste environ quatre heures de sommeil avant le voyage. J'espère que c'était intéressant et que je n'ai pas gribouillé tout ça pour rien.
Je te souhaite, %username%, d'être aussi solide que le titane, léger comme le lithium, inflexible comme l'iridium et précieux comme le californien ! Et plein d'or dans tes poches, bien sûr.
(tu peux briller avec ce toast à la prochaine fête — pas besoin de me remercier)
Source : habr.com
